1
グラフェン上に分子集合体を
１方向に揃えて並べる新しい手法を発見
古屋大学 ン 生 子研究所 Ｗ － Ｍ 及 科学技術振興機構
戦略的創造研究推進事業 Ａ 伊丹 子 ノカ ン 伊丹 健一郎教授 宮
雄 客員准教授 西原 大志特任助教 ン 博士研究員 ン う
面状 物質 元物質 表面 棒状 細長い 子 方向 揃え 並 新 い手法 見
ン 世代 材料 期待 い 炭素
近 ン 電流 流 性質 制御や ン 作 電子 性能 向
手段 表面 規則 く並 子 集合体 形成 注目 集
手法 盛 研究 い
今回 研究 細長い 子 ン 並ぶ性質 原子間力顕微鏡 Ａ ｉ
Ｍｉ , Ａ Ｍ ノ サ 構造 観察 装置 使
制御 見 Ａ Ｍ 観察 試料 表面 細く尖 針 探針 押
付け 一列 走査 キ ン 試料 表面 探針 間 働く力 検 ノ
画像化 装置 研究 ン く吸着
知 い
注 )
細長い 子 Ａ Ｍ キ ン 表面吸着
与え 影響 調 Ａ Ｍ 探針 試料 押 付け 力 あ 強く い う 調節
観察 行 子 様々 方向 ン 向い 状態 ン表面 吸着
い 様子 確 Ａ Ｍ 探針 試料 押 付け 力 強く 観察
吸着 子 細長い集合体 向 揃え 徐々 並 いく様子 確
研究 理論計算 用い う う 現象 起 検討 最終
的 Ａ Ｍ 探針 押 付け 力 キ ン方向 精密 調整 子集合体 成長 方
向 完全 制御 突 図 詳 い研究 現象 Ａ
Ｍ 探針 一定 方向 キ ン ン 細長い吸着 子 向 応 居心地
良 安定性 方向 応 異 状態 生 実効的 表面対称性 低 実現
い 判明 今回 研究 ン 子 並
カ Ａ Ｍ探針 キ ン 生 動力学的 対称性 低 いう 遍的 物理現象
基 く 今後 元物質 電子特性制御や 子 役立 技術 実現
期待 本研究成果 英国時間 英国電子版科学
2
本研究 ン
ン 表面 細長い 子 集合体 方向 揃え 並 方法 見
原子間力顕微鏡 Ａ Ｍ 探針 走査 力学効果 表面 対称性 実効的 低 鍵
元物質 電子特性制御 実現 期待
研究背 容
ン 図 炭素原子 角形 格子状 蜂 巣 う 並 物質
ン 電流 流 性質 優 将来 い材料 期待
い ン 子 規則 く並 電子 流 や い方向 制御
ン 作 電子 性能 向 可能性 あ 研究 近
盛 進 い ン 結晶 持 対称性 度回 角形 向
度 方向 向い 並 子 居心地 安定性
変わ い 子 並ぶ方向 完全 方向 揃え 望 場所 自在 子 集合体 形成
技術 未 確立 い
今回 研究 Ａ Ｍ探針 キ ン 固体表面 及 動力学的 効果 着目
Ａ Ｍ観察 探針 一定 方向 沿 試料 表面 う 往復 画像化
図 研究 指向的 キ ン 吸着 子
ン表面 対称性 実効的 低 子吸着 向 影響 与えう い 考え
図 ン 模式図 Ａ Ｍ観察 模式図
仮説 検証 研究 Ａ Ｍ探針 キ ン条件 表面吸着 子集
合体 形成 成長方向 う 変化 調 ァ
注
型 ン状 集合体 形成 知 い
注
細長い棒状
子 用い 表面 坦 多層 ン 水中 用意 図 小 注射針
ン 使 子 溶液 ゆ く 注入 図 時間後 水
中 表面状態 変え い う Ａ Ｍ 探針 試料表面 押 付け 力 弱く制御 Ａ Ｍ観察
行う ン表面全体 子 吸着 塊 凝集体 確 図
続い Ａ Ｍ 探針 試料表面 押 付け 力 通常 強く 連続的 Ａ Ｍ観察
行う 表面 様子 変わ 細長い ン う 形状 子集合体 以降 ン
徐々 形成 いく 確 図 ン 断面 形状 図
挿入図 集合体 子 親水基 外側 疎水基 側 向け 型 子
集合体 あ 考え 図 ン 向 通 角度 度
ン表面 各対称軸 互い 度 角度 ン表面 対称軸 反
3
図 実験配置 概略図
水中 多層 ン Ａ Ｍ像
子注入 時間後 Ａ Ｍ像
Ａ Ｍ探針 押 け 力 強く キ ン 行 後 Ａ Ｍ像
挿入図 元 ン集合体 構造 図
研究 進 細長い ン キ ン方向 対 大 角度 結晶軸
方向 成長 や い 統計的 解析 わ 図 計算機 ュ
ョン Ａ Ｍ探針 キ ン 子 回転 子 ン
脱離 起 示唆 キ ン方向 対 軸方角 垂直 近い角度 持
子 Ａ Ｍ探針 回転 や い 脱離 容易 起 Ａ Ｍ探針 キ ン
方向 対 行 近い配向 子 核 表面 残 結果 細長い ン状 子
集合体 キ ン方向 対 度 近い角度 持 方向 成長 図 知見
元 Ａ Ｍ キ ン 適 選ぶ 初 向 揃 い い 子集合体 乗
い 表面 子集合体 一 綺麗 取 去 後 望 結晶軸 方向 向 揃え
再 ン状 細長い集合体 構築 成功 図
60° 3 nm
-3 nm SDS分子
マ イ ロ ン
コ ン 基盤 フ ェ ン
水
AFM 探針
b
a d
c
200 nm
4
図 ン 成長方向 Ａ Ｍ キ ン方向 相関 ン 成長方向
キ ン方向 角度θ 定義 挿入図参照
Ａ Ｍ探針 キ ン 子 選択的脱着及 指向的
ン成長 カ
ン 配向 単一配向 制御 表面 ン成長
成果 意義
本研究 見 Ａ Ｍ キ ン 動力学的 効果 利用 指向性 高い 子集合体構築
手法 提案 電場や 流 場 利用 子集合体 配向制御法 全く
異 新 い カ 基 く Ａ Ｍ キ ン 表面 生 動力学効果 Ａ
Ｍ観察 い 多く 場合 観察対象 影響 与え う避け 考え
逆手 利用 い あ 注目 本研究
子集合体 配向制御 け Ａ Ｍ キ ン 用性 見 今後 子回路 作製
生物細胞 走化性や表面化学反応 制御 異方的 子集積物 相互作用 通 様々 元物質
電気特性 制御 子 表面配向 必要 広範 科学技術 野 い 本研究 示 概
念 応用 可能性
今回得 研究成果 基礎 様々 元物質 様々 子 向 揃え 集合体形成
可能性 検討 元物質 電気特性制御 応用 向け 研究 進 いく予定
用語解説
注
硫酸 ｉ ｙ 洗剤 含
代表的 界面活性剤 水 溶け ァ 表面 い 半 柱 型 形状 特徴的
集合体 形成 知 い
注 ァ
多数 ン 規則 く積 構造 い 物質 黒鉛 ン
ァ 層 単層 ン 数層 多層 ン 取 今回 研
5
掲載雑 論文 著者
掲載雑 Scientific Reports
論文 Unidirectional molecular assembly alignment on graphene enabled by nanomechanical symmetry Breaking
( ノ機械的 対称性破壊 用い ン 指向性 子配列形成)
著者 Liu Hong, Taishi Nishihara, Yuh Hijikata, Yuhei Miyauchi, and Kenichiro Itami
ン 西原 大志( い ) 土方 優( ゆう) 宮 雄 ( やう ゆう
い) 伊丹 健一郎 い け い う
DOI 10.1038/s41598-018-20760-z
論文 開 2018 2 5 午後7時 本時間
本成果 以 事業 研究 得
科学技術振興機構 JST 戦略的創造研究推進事業 総括実施型研究 ERATO
研究 伊丹 子 ノカ ン JPMJER1302
研究総括 伊丹 健一郎 古屋大学 ン 生 子研究所拠点長 古屋大学
大学院理学研究科教授
研究期間 成25 10 ～ 成31 3
本件 問い合わ 先
JST-ERATO伊丹 子 ノカ ン
